초대형 케이슨의 예인 안정성 평가를 위한 모형시험 시스템 개발

서정화(J.H. Seo),박창욱(C.W. Park),이신형(S.H. Rhee) 한국해양환경·에너지학회 2014 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.11

본 연구에서는 10,000톤급 초대형 케이슨의 단독 예인시의 안정성 평가를 위한 모형 실험 시스템을 제안하고 이를 이용한 정수 및 파랑 중 안정성의 실험을 수행하였다. 케이슨의 모형은 1/30 스케일로 제작되었으며, 무게 중심과 관성 반경의 상사를 만족하기 위해 실제 케이슨과 동일한 무게 분포를 갖도록 아크릴로 제작하였다. 실험은 예인 수조 시설에서 수행되었는데 케이슨의 전후 동요에 따라 일정한 예인력을 제공할 수 있는 예인 시스템을 적용하여 케이슨 모형을 실선 기준 2, 3, 4노트에 상응하는 속도로 예인하며 예인선의 장력을 계측하고, 이를 바탕으로 실선에서의 예인 시 필요한 동력을 추정하였다. 또한 관성계측장치(Inertial Measurement Unit, IMU)를 이용하여 예인 중인 모형의 6자유도 운동을 계측하였다. 동일한 실험 시스템이 파랑 중 예인 실험에서도 이용되어 파랑으로 인한 저항의 증가를 해석하었으며, 초기 자세변화가 저항 성능과 안정성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 마지막으로 저항성능과 안정성의 개선을 위한 부가물을 설계하고 적용하여 그 성능을 평가하였다. In this study, a model test system for assessment of towing stability of a very large caisson was suggested and towing stability in calm water and wave conditions were tested using the system. Scale ratio of the caisson model was 1/30 and it was made of acrylic plates. To fulfill similarity in the center of mass and radius of inertia, its weight distribution was controlled to be similar with the full scale caisson. The tests were achieved in a towing tank facility with a towing system to provide constant towing force in spite of surge and pitch motion of the caisson model. Tension of the towing line was measured during tests to estimate effective power to tow the full scale caisson. In addition, a inertial measurement unit (IMU) was used to measure six degrees-of-freedom (6DoF) motion of the model. The towing system was applied to wave conditions to analyze increase of resistance in towing due to waves and effects of initial trim on towing force and stability was also identified. The tests were repeated with appendages designed to improve resistance and stability to assess its performance.

LNG 벙커링 바지의 정수 중 예인안정성에 관한 수치연구

오승훈,정동호,정재환,황성철,조석규,성홍근 한국항해항만학회 2019 한국항해항만학회지 Vol.43 No.3

본 논문에서는 LNG 벙커링 바지에 대한 예인안정성을 평가하였다. 친환경 에너지원인 LNG(액화천연가스)의 전환을 위한 인프라로 LNG 벙커링 바지가 개발되고 있다. LNG 벙커링 바지는 예인줄에 연결되어 이동하는 부선의 형태이기 때문에 LNG 공급용 부선의 예인안정성의 확보는 LNG 벙커링 바지 뿐 만아니라 주변 항해 선박의 안전을 위해 매우 중요하다. LNG 벙커링 바지의 예인안정성을 초기설계 단계에서 추정하기 위해 예인시뮬레이션을 위한 수치코드를 개발하였다. 초기설계 단계에서 활용 가능하도록 운동방정식에는 조종수학그룹모델이 적용되었고 조종미계수에는 경험식이 적용되었다. 개발된 수치코드의 유효성을 확인하기 위해 발표된 계산 및 모형시험 결과와 비교하였다. 개발된 수치코드를 이용하여 LNG 벙커링 바지의 선미 스케그 면적과 예인 위치의 변화에 따른 예인시뮬레이션을 수행하였다. 수행된 시뮬레이션을 통해 설계된 선미 스케그 면적의 적정성을 확인하였다. In this paper, the towing stability of the LNG bunker barge was estimated. Currently, LNG bunkering barge is being developed for the bunkering of LNG (Liquefied Natural Gas), an eco-friendly energy source. Since the LNG bunkering barge assumes the form of a towed ship connected to the tow line, the towing stability of the LNG bunker barge is crucial f not only for the safety of the LNG bunker barge but also the neighboring sailing vessels. In the initial stages, a numerical code for towing simulation was developed to estimate the towing stability of the LNG bunkering barge. The MMG (Maneuvering Mathematical modeling Group) model was applied to the equations of motion while the empirical formula was applied to the maneuvering coefficients for use in the initial design stage. To validate the developed numerical code, it was compared with published calculation and model test results. Towing simulations were done based on the changing skeg area and the towing position of the LNG bunkering barge using the developed numerical codes. As a result, the suitability of the designed stern skeg area was confirmed.

해양플로터의 자유항주 예인안정성 시험

양희준,이영진,김세은 대한조선학회 2011 대한조선학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.11

본 연구에서 해양플로터의 예인안정성 평가를 위한 자유항주 예인안정성 시험법을 개발하였다. 자유항주 가능한 예인선의 장치 및 운용을 통하여 보다 실제 현상에 가까운 모형 시험이 가능하게 되었다. 본 연구에서는 예인 방식에 따른 예인안정성 시험 결과를 비교하고 방식에 따른 특성을 고찰하였다. 또한 RC 예인 시스템 등 시험 평가법의 고도화가 이루어져 보다 면밀한 시험 평가를 수행할 수 있게 되었다. 본 연구를 통해 취득된 연구 자료는 향후 예인 안정성 평가 관련 연구에 소중한 자료로 활용될 것으로 판단된다.

풍하중에 의한 바지선의 예인 시 거동특성 변화에 관한 연구

남보우(Bo Woo Nam),최영명(Young-Myoung Choi),홍사영(Sa Young Hong) 한국해양공학회 2015 韓國海洋工學會誌 Vol.29 No.4

This paper presents the results of a numerical study on the towing characteristics of a barge under various wind conditions. First, stability criteria, including the wind force, were derived based on the linear motion equations of a towed vessel. The effect of the wind force on the towing stability was investigated using stability criteria. Next, towing simulations were carried out using a nonlinear time-domain simulation method. In this case, the towline was modeled as a simple spring-damper, and the wind force was computed using the wind coefficient from CFD calculations. Simulations were conducted for a barge under a constant towing speed and constant wind speed conditions. The effect of the wind direction on the slewing motion was also observed. In addition, a series of numerical simulations using variable wind speeds were performed for the present barge with and without a skeg.

예인케이블 조출 거동 해석을 위한 모델링 기법

이은택 국제문화기술진흥원 2024 The Journal of the Convergence on Culture Technolo Vol.10 No.4

본 논문은 윈치드럼과 함께 구성되어 있는 수중 케이블의 거동을 해석하기 위해 개발된 조출 모델링을 소개한다. 케이블의 수중 거동은 장력만 영향을 준다고 가정한다. 이러한 가정은 직진 거동을 하는 함정에 의해 예인되는 수중 케이블 거동을 해석하는데 적합하다. 수중 케이블은 절점 위치유한 요소법으로 차분한다. 이 수치기법은 기하학적 비선형성을 표현할 수 있기 때문에 대변형을 동반하는 수중 케이블의 거동 예측에 적합하다고 알려져 있다. 본 논문은 실제 역 실험에서 계측된 수중 예인케이블의 심도 정보를 활용하여 수치 기법의 타당성을 확보한다. In this paper, we introduce a newly developed winding model to simulate the motion of underwater cable consisting of winch drums. It is assumed that only tension affects the underwater cable motion. This assumption is suitable for simulating the underwater cable motion towed by a navel vessel in a straight ahead maneuver. The underwater cable is discretized using Nodal Position Finite Element Method. This numerical method is known to be suitable for predicting the underwater cable motion with large deformation because it can express geometric nonlinearity. In this paper, the validity of the numerical method was secured by comparing it with the depth information of towing cable measured through sea experiments.

바지선의 예인안정성에 관한 수치해석 연구

남보우(Bo Woo Nam),홍사영(Sa Young Hong),성홍근(Hong Gun Sung),김종욱(Jong-Wook Kim),이재훈(Jaehoon Lee) 한국해양환경·에너지학회 2012 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

This paper presents a numerical study on towing stability of barges. Towing simulations are carried out by using two different numerical models(MMG model and Cross-Flow model). Stability criteria are also suggested based on the analysis of the linearized governing equations for towed vased motion. In order to validate present nurreical model,s experimental data of Yasukwa et al.(2006) are used Single and double barges are simulated under the constant towing speed and direction conditions. Time histories of heading angle yaw rate and towline tension are compared between numerical results and experiments. The effects of towline length on slewing frequency and maximum heading angle are also observed. Though these calculation,s applicability of two numerical models in towing, stability analysis are studied.

운송 바지선의 예인안정성에 관한 모형시험 및 수치해석 연구

남보우(Bo Woo Nam),홍사영(Sa Young Hong),김진하(Jin Ha Kim),최성권(Sung Kwon Choi),김종욱(Jong-Wook Kim) 한국해양공학회 2014 韓國海洋工學會誌 Vol.28 No.2

This paper presents the results of an experimental and numerical study on the towing characteristics of a barge. A series of model tests were carried out at the Ocean Engineering Basin of KRISO. A model with a 1:50 scale ratio was constructed out of wood. First, force coefficient test were performed in order to obtain the surge, sway, and yaw force coefficients of the barge. The focus was the effect of skeg on the force coefficients. The stability parameter was calculated from the force coefficients. Next, towing tests in calm sea were carried out with different towline lengths and towing speeds. The trajectories of the barge and the towline tensions were measured during the tests. The measured trajectories were compared with numerical simulation results using a cross-flow model. The towing stability of the barge in a calm sea is discussed in detail.

정수 중 바지선의 예인안정성에 관한 수치 시뮬레이션

남보우(Bo Woo Nam),박지용(Ji Young Park),홍사영(Sa Young Hong),성홍근(Hong Gun Sung),김종욱(Jong-Wook Kim) 한국해양공학회 2013 韓國海洋工學會誌 Vol.27 No.1

This paper presents the results of a numerical study on the towing stability of barges. Towing simulations were carried out by using two different numerical models (MMG model and cross flow model). Stability criteria are also suggested based on the analysis of the linearized governing equations for towed vessel motion. In order to validate the present numerical models, the experimental data of Yasukawa et al. (2006) were used. Simulations were conducted for single and double barges under constant towing speed and direction conditions. The time histories of the heading angel, yaw rate, and towline tension were compared between the numerical results and experiments. The effects of the towline length on the slewing frequency and maximum heading angle were also observed. In addition, a series of numerical simulations using variable hydrodynamic coefficients were performed to investigate the effects of the hydrodynamic forces on the towing stability.

부유식 진자형 파력발전장치의 예인력 산정에 관한 연구

박지용(J. Y. Park),남보우(B. W. Nam),김정석(J. S. Kim),박세완,신승호(S. H. Shin),H.S. Kim 한국해양환경·에너지학회 2016 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.11

케이슨의 예인 안정성 평가를 위한 모형 시험 시스템과 해석 기법의 개발

김종혁(Jong-Hyeok Kim),서정화(Jeonghwa Seo),김한결(Han-Gyeol Kim),김창희(Changhee Kim),유극상(Geuksang Yoo),이신형(Shin Hyung Rhee),박창욱(Chang-wook Park) 한국해양환경·에너지학회 2016 한국해양환경·에너지학회지 Vol.19 No.4